機械創(chuàng)新設(shè)計 5.

1、第一節(jié) 常見機構(gòu)分析第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介 第五章 機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計 3 一個機械的工作功能，通常是要通過傳動裝置和一個機械的工作功能，通常是要通過傳動裝置和機構(gòu)來實現(xiàn)。本章主要介紹機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的實例。機構(gòu)來實現(xiàn)。本章主要介紹機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的實例。 機構(gòu)設(shè)計具有多樣性和復(fù)雜性，一般在滿足工作機構(gòu)設(shè)計具有多樣性和復(fù)雜性，一般在滿足工作要求的條件下，可采用不同的機構(gòu)類型。我們在進行要求的條件下，可采用不同的機構(gòu)類型。我們在進行機構(gòu)設(shè)計時，除了要考慮滿足基本的運動形式、運動機構(gòu)設(shè)計時，除了要考慮滿足基本的運動形式、運動規(guī)律或運動軌跡等工作要求外，還應(yīng)注意以下幾個方規(guī)律或運動軌跡等工作要求外，還應(yīng)注意以下幾

2、個方面的要求：面的要求：4（1）機構(gòu)盡可能簡單）機構(gòu)盡可能簡單 可通過選用構(gòu)件數(shù)和運動副較少的機構(gòu)、適當選可通過選用構(gòu)件數(shù)和運動副較少的機構(gòu)、適當選擇運動副、適當選用原動機等方法來實現(xiàn)；擇運動副、適當選用原動機等方法來實現(xiàn)；（2）盡量縮小機構(gòu)尺寸，以減少重量和提高機動性）盡量縮小機構(gòu)尺寸，以減少重量和提高機動性能；能；（3）應(yīng)使機構(gòu)具有較好的動力學(xué)性能，提高效率。）應(yīng)使機構(gòu)具有較好的動力學(xué)性能，提高效率。5第一節(jié)第一節(jié) 常見機構(gòu)分析常見機構(gòu)分析 在實際的機構(gòu)設(shè)計時，要求所選用的機構(gòu)能實現(xiàn)在實際的機構(gòu)設(shè)計時，要求所選用的機構(gòu)能實現(xiàn)某種運動或某些功能，表某種運動或某些功能，表5-1、表、表5-2簡

3、要介紹了常見簡要介紹了常見機構(gòu)的運動、性能、特點等，為我們的設(shè)計提供參考機構(gòu)的運動、性能、特點等，為我們的設(shè)計提供參考。6第一節(jié) 常見機構(gòu)分析78第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介一、增力機構(gòu)一、增力機構(gòu)1.杠桿杠桿“給我一個支點，我將推動地球給我一個支點，我將推動地球”這這句名言實際上就是杠桿原理的經(jīng)典描句名言實際上就是杠桿原理的經(jīng)典描述、人們在古代就已非常清楚杠桿增述、人們在古代就已非常清楚杠桿增力原理。如圖力原理。如圖5-1所示，其計算公式所示，其計算公式為：為：PllF219當當l1l2時，用較小的時，用較小的P可得到可得到較大的力較大的力F。如圖。如圖5-2所示下水所示下水道蓋板

4、的開啟工具就是其中一道蓋板的開啟工具就是其中一例。人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫募衾?。人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫募舻?、鉗子、扳手等工具也都是刀、鉗子、扳手等工具也都是利用了杠桿增力原理。利用了杠桿增力原理。第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介10第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介11第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介12王王第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介13立立第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介146.滑輪滑輪圖圖5-7所示滑輪機構(gòu)，所示滑輪機構(gòu)，F(xiàn)與與P關(guān)系關(guān)系 F=2P ( 5-6)第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介157.液壓增力液壓增力圖圖5-8所示液壓增力機構(gòu)，所示液壓增力

5、機構(gòu)，F(xiàn)與與P的關(guān)系為：的關(guān)系為：PAAF21第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介16二、夾緊機構(gòu)二、夾緊機構(gòu)1.虎鉗的快速夾緊機構(gòu)虎鉗的快速夾緊機構(gòu)圖圖5-13所示為一種快速夾緊機構(gòu)，所示為一種快速夾緊機構(gòu)，它可以提高虎鉗夾持工件效率，這它可以提高虎鉗夾持工件效率，這種快速種快速 夾緊機構(gòu)采用了一對具有相夾緊機構(gòu)采用了一對具有相同曲面的轉(zhuǎn)動凸輪和固定凸輪，手同曲面的轉(zhuǎn)動凸輪和固定凸輪，手柄轉(zhuǎn)動凸輪快進到預(yù)定位置，然后柄轉(zhuǎn)動凸輪快進到預(yù)定位置，然后螺旋機構(gòu)進行夾緊?；Q的鉗口位螺旋機構(gòu)進行夾緊?；Q的鉗口位置可以借助夾壓間距調(diào)節(jié)手輪進行置可以借助夾壓間距調(diào)節(jié)手輪進行調(diào)節(jié)，以適宜不同的材料厚度

6、，同調(diào)節(jié)，以適宜不同的材料厚度，同時也可以調(diào)整夾緊力。時也可以調(diào)整夾緊力。 該機構(gòu)可用作銑床、鏜床、裝配夾該機構(gòu)可用作銑床、鏜床、裝配夾具的夾壓機構(gòu)，是一種夾緊力調(diào)節(jié)具的夾壓機構(gòu)，是一種夾緊力調(diào)節(jié)簡單的快速夾緊裝置。簡單的快速夾緊裝置。第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介172.銑床夾緊機構(gòu)銑床夾緊機構(gòu)圖圖5-14所示為一銑床快動夾所示為一銑床快動夾具，它利用兩螺紋旋向相反具，它利用兩螺紋旋向相反的螺旋副使左右兩構(gòu)件同步的螺旋副使左右兩構(gòu)件同步移動。移動。第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介18圖圖5-15所示為另一種銑床快動所示為另一種銑床快動夾具，當工件被夾緊后，因夾夾具，當工件被夾緊

7、后，因夾具具BCD成一直線，機構(gòu)（夾具成一直線，機構(gòu)（夾具）處于死點位置，無論反力）處于死點位置，無論反力Fa有多大有多大 ，夾具不會自動松脫，夾具不會自動松脫，保證了夾緊工件的牢固性。保證了夾緊工件的牢固性。第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介19圖圖5-16所示為三種雙向快所示為三種雙向快動夾具，它們的操作簡單動夾具，它們的操作簡單，裝夾方便。利用夾具體，裝夾方便。利用夾具體各構(gòu)件的運動關(guān)系，工件各構(gòu)件的運動關(guān)系，工件在一方向受力夾緊時，另在一方向受力夾緊時，另一方向也同時夾緊，構(gòu)思一方向也同時夾緊，構(gòu)思巧妙。巧妙。第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介20三、自鎖機構(gòu)三、自鎖機構(gòu) 電工

8、電工 攀登的套鉤（圖攀登的套鉤（圖5-17），為保證電工的安全，必需具有自鎖特性，），為保證電工的安全，必需具有自鎖特性，應(yīng)滿足的自鎖條件：應(yīng)滿足的自鎖條件： a2bf 式中式中 f為套鉤與電桿之間的摩擦系數(shù)。為套鉤與電桿之間的摩擦系數(shù)。第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介21 螺旋千斤頂如圖螺旋千斤頂如圖5-18所示所示，在手柄加上不大的轉(zhuǎn)矩可以，在手柄加上不大的轉(zhuǎn)矩可以獲得很大的軸向推力。在設(shè)計獲得很大的軸向推力。在設(shè)計時，螺旋應(yīng)具有自鎖特性，以時，螺旋應(yīng)具有自鎖特性，以保證工件時的安全。保證工件時的安全。第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介22圖圖5-19所示簡易夾磚裝置，為所示簡易

9、夾磚裝置，為保持磚在裝夾搬運過程中不掉保持磚在裝夾搬運過程中不掉下，在設(shè)計時應(yīng)具有自鎖特性下，在設(shè)計時應(yīng)具有自鎖特性，其自鎖條件為：，其自鎖條件為： af（1-b）式中：式中：f為磚夾與磚之間在接為磚夾與磚之間在接觸處的摩擦系數(shù)。觸處的摩擦系數(shù)。第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介23爬桿機器人是由清華大學(xué)的學(xué)爬桿機器人是由清華大學(xué)的學(xué)生設(shè)計制造的。這種機器人模生設(shè)計制造的。這種機器人模仿尺蠖（仿尺蠖（huo)的動作向上爬行的動作向上爬行，其爬行機構(gòu)只是簡單的曲柄，其爬行機構(gòu)只是簡單的曲柄滑塊機構(gòu)（圖滑塊機構(gòu)（圖5-20所示）。其所示）。其中電機與曲柄轉(zhuǎn)接，驅(qū)動裝置中電機與曲柄轉(zhuǎn)接，驅(qū)動裝置

10、運動。上下兩個自鎖套是實現(xiàn)運動。上下兩個自鎖套是實現(xiàn)上爬的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。上爬的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。當自鎖套有向下運動的趨勢時，錐當自鎖套有向下運動的趨勢時，錐套、鋼球與圓桿之間會形成套、鋼球與圓桿之間會形成 可靠的可靠的自鎖，使裝置不下滑，而且上行時自鎖，使裝置不下滑，而且上行時自鎖解除。自鎖解除。第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介24爬桿機器人的爬爬桿機器人的爬 行過程如圖行過程如圖5-21所所示，圖（示，圖（a）為初始狀態(tài)，上下自鎖）為初始狀態(tài)，上下自鎖套位于最遠極限位置，同時鎖緊；套位于最遠極限位置，同時鎖緊；圖（圖（b）狀態(tài)曲柄逆時針方向轉(zhuǎn)運）狀態(tài)曲柄逆時針方向轉(zhuǎn)運 上上自鎖套鎖緊，下自鎖套松開

11、，被曲自鎖套鎖緊，下自鎖套松開，被曲柄連桿帶動上爬；圖（柄連桿帶動上爬；圖（c）狀態(tài)曲柄）狀態(tài)曲柄已越過最高點，下自鎖套鎖緊，上已越過最高點，下自鎖套鎖緊，上自鎖套松開，被曲柄帶動上爬。如自鎖套松開，被曲柄帶動上爬。如此周而復(fù)始，實現(xiàn)自動爬桿。用完此周而復(fù)始，實現(xiàn)自動爬桿。用完些簡單的機構(gòu)、結(jié)構(gòu)巧妙地使機器些簡單的機構(gòu)、結(jié)構(gòu)巧妙地使機器人爬人爬 桿，體現(xiàn)了獨創(chuàng)性。桿，體現(xiàn)了獨創(chuàng)性。第二節(jié)第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介各類機構(gòu)簡介25四、泵機構(gòu)1.曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)型擺式葉片泵 如圖5-22所示，圓盤1繞固定軸線B旋轉(zhuǎn)，并與導(dǎo)塊2用轉(zhuǎn)運副D連接，導(dǎo)塊2在葉片3的導(dǎo)槽a中往復(fù)移動，葉片3繞固定軸線A擺。當葉片

12、3向右擺時，液體由吸入口b進入，由輸出口c流出。當葉片向左擺時，液體經(jīng)過葉片3上的止回閥（圖中未表示）流到葉片右方的輸出腔中，而吸入口b被另一個止回閥（圖中亦未畫出）關(guān)閉，以阻止液體倒流。圖5-22 曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)型擺式葉片泵26 2.搖塊機構(gòu)擺動油泵 如圖5-23所示，曲柄1帶動滑塊2在搖塊3內(nèi)上下移動時，搖塊的腔設(shè)計成在左右擺動時正好與進出口相對應(yīng)，并完成吸油和輸出動作。其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計巧妙。圖（a）為運動簡圖。第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介273.鉸鏈四桿機構(gòu)型 旋轉(zhuǎn)葉片泵 圖5-24所示為單腔半圈旋轉(zhuǎn)式葉片泵，曲柄1固定軸線A旋轉(zhuǎn)，葉片2固定軸線D擺動，連桿3與曲柄1和葉片2分別用回轉(zhuǎn)副B和C鉸接，泵有單腔d，當曲柄2轉(zhuǎn)動時，葉片3使液體順時針方向 流動，并將吸入腔和輸出 腔隔開。葉片2上有一止回閥（圖中未畫出），用以在回程中使液體流回第二節(jié) 各類機構(gòu)簡介28 圖5-25所示為雙腔半圈旋轉(zhuǎn)